[发明专利]污泥生物炭的制备方法及污泥生物炭在水稻田土壤改良中的应用

说明书

本发明公开了一种污泥生物炭的制备方法，所述方法通过在污泥中添加磷酸二氢钙，经热解后，得到污泥生物炭。所述方法通过添加磷酸二氢钙，可与重金属离子形成稳定的磷酸盐，进而能降低重金属离子的迁移量，避免重金属离子对环境造成二次污染，提高污泥生物炭的利用价值和经济价值。本发明还提供了一种污泥生物炭在水稻田土壤改良中的应用，通过在水稻田中施加污泥生物炭，可提高水稻田在好氧条件下的pH值，控制重金属的迁移量，使水稻田处于中性条件，更适合水稻的生长；同时，施加的污泥生物炭，可提高土壤中总磷含量和磷的生物有效性，更有利于水稻生长。

技术领域

本发明涉及生物炭技术领域，特别涉及一种污泥生物炭的制备方法及污泥生物炭在水稻田土壤改良中的应用。

背景技术

污泥是污水处理的副产物，污泥中含有丰富的氮、磷等养分和大量的有机物，是一种潜在的资源，可用于提高土壤肥力，改善土壤质量。但污泥中的重金属、致病菌和有毒有害有机物等，在使用污泥的过程会影响环境质量，甚至威胁人体健康，进而制约污泥的安全高效利用，影响其经济价值。

现有技术有通过将污泥热解制备成污泥基生物炭，以去除污泥中的致病菌及有毒有害物质，热解后的污泥生物炭，可用作吸附剂、土地改良剂。但是，通过热解，仅能对部分重金属起到稳定作用，未稳定的重金属，仍存在重金属迁移的问题，特别是用作土地改良剂时，因重金属迁移，导致在植物中富集，大大的限制了污泥生物炭在土壤改良方面的应用。

水稻田在淹水浸没时(即为厌氧期，通常为水稻的生长期)，由于微生物厌氧代谢过程中，以硝酸盐、Fe(Ⅲ)和硫酸盐等作为电子受体代谢有机物，此时会消耗大量的氢离子和电子，然而，在进入排水期(即为好氧期，通常为水稻的抽穗和灌浆期)，由于氧气氧化了之前产生的大量还原产物，从而释放大量氢离子使pH值迅速降低，进而使镉等重金属离子易于富集于稻粒中，使得作物中重金属超标，进而需对水稻田进行改良。

现有水稻田的改良通常通过施加肥料或改良剂以提高水稻田的pH、N、P、K、Fe含量，但是，无机肥料容易造成水稻田板结及破坏水稻田的酸碱平衡，严重时使水稻田不适宜农作物生长。

可见，现有技术还有待改进和提高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种污泥生物炭的制备方法及污泥生物炭在水稻田土壤改良中的应用，旨在解决现有技术中污泥制备得到的生物炭中，重金属离子稳定性差，易迁移的问题。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种污泥生物炭的制备方法，其中，所述方法通过在污泥中添加磷酸二氢钙，经热解后，得到污泥生物炭。

所述污泥生物炭的制备方法中，包括步骤：

步骤A1：将污泥脱水、烘干、粉碎，并过100目筛，得污泥粉；

步骤A2：向污泥粉中加入磷酸二氢钙，按污泥粉︰磷酸二氢钙的重量比为10︰0.1～0.25添加磷酸二氢钙，搅拌混匀，加水浸没，并常温静置24小时，浸泡后烘干至恒重，得改性污泥粉；

步骤A3：将改性污泥粉置于管式炉中，通入氮气保护，于250～450℃热解3h，冷却后得污泥生物炭。

所述污泥生物炭的制备方法中，所述步骤二中，按污泥粉︰磷酸二氢钙的重量比为10:0.18添加磷酸二氢钙。

所述污泥生物炭的制备方法中，所述步骤三中，热解温度为300℃。

所述污泥生物炭的制备方法中，所述方法包括步骤：

步骤B1：测污泥固含量，并以污泥固含量︰磷酸二氢钙的重量比为10︰0.20～0.25添加磷酸二氢钙，搅拌混匀，静置24小时后，脱水、烘干至恒重，研磨并过100目筛，得改性污泥粉；